(57)【要約】      （修正有）【課題】有機トランジスタのトランジスタ特性、又は有機ＥＬの発光効率が向上する、有機材料を用いた有機電子デバイスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１０上に、少なくとも有機材料からなる薄膜１３と、前記薄膜１３に電圧を印加するための少なくとも１対の電極２１，２２を有する有機電子デバイスであって、前記１対の電極２１，２２の間に、前記薄膜１３の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部１２と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域３０を有する有機電子デバイス。【選択図】図１
2007073634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極を有する有機電子デバイスであって、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有することを特徴とする有機電子デバイス。
【請求項２】
前記単分子領域が、外的エネルギーの付与により、少なくともチャネル形成領域を満たすように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機電子デバイス。
【請求項３】
基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極と、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有する有機電子デバイスの製造方法であって、前記基板上に少なくとも電極を蒸着により形成する工程と、前記有機材料からなる薄膜を蒸着により形成する工程と、前記単分子領域をシラン剤のカップリング反応により形成する工程とを含むことを特徴とする有機電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極と、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有する有機電子デバイスの製造方法であって、前記基板上に、少なくとも電極をインクジェット法により形成する工程と、前記有機材料からなる薄膜をインクジェット法により形成する工程と、前記単分子領域をシラン剤のカップリング反応により形成する工程とを含むことを特徴とする有機電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬや有機レーザ、有機トランジスタ等の有機層を備える有機電子デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスでは、電気信号や電力、電流の入出力が電極を通して行われる。有機材料を有機電子デバイスに応用しようとする場合、電極界面での有機分子の配向や結晶性は、電極と有機材料との間での動作効率に大きく影響する。
【０００３】
有機電子デバイスには、例えば、有機トランジスタがある。従来、トランジスタを形成する半導体材料として、これまではシリコン、ガリウム砒素等の無機半導体結晶や、蒸着したシリコン系材料の薄膜が用いられてきた。トランジスタは、第４図に示すように、少なくとも、ゲート電極１１、絶縁層１２、ソース電極２１、ドレイン電極２２、有機半導体層１３を備え、それらが積層構造となっている。ソース電極２１とドレイン電極２２間に電圧をかけると有機半導体層を通じて２つの電極間に電流が流れる。このとき、絶縁層により有機半導体層と隔てられたゲート電極１１に電圧を印加すると電界効果により半導体の導電性をかえることができる。これによりソース、ドレイン電極間の電流を制御することが可能である。これは、絶縁層に接している有機半導体層の空乏層の幅がゲート電極に印加される電圧によって変化し、実効的な正孔のチャネル断面積が変化するためと考えられる。
【０００４】
しかし近年、ディスプレイの大面積化に加え、フレキシブル化していく傾向が見られる。これに伴い、安価に作製可能なトランジスタとして有機材料を半導体層に用いた有機トランジスタが注目され、検討が進められている。チャネル部分を形成する材料としては特に、単結晶体あるいはπ共役系重合体が注目されている。有機半導体材料の化学構造は、骨格が共役二重結合、共役三重結合からなり、π電子軌道の重なりにより形成される価電子帯と伝導帯、およびこれを隔てる禁制帯からなるバンド構造を有している。この有機材料が基底状態から励起状態になることでチャネルが形成される。その結果、アモルファスシリコンのトランジスタの特性を超える有機トランジスタが報告されている。（非特許文献１他）  一方、有機電子デバイスの例として、有機ＥＬがあげられる。有機ＥＬとはカソードとアノードの間に発光層を含む少なくとも１層以上の有機材料層を設けたデバイスである。典型的には、第５図に示すように、カソード４３、アノード４１、発光層４２を備えた積層構造となっている。カソードとアノードから注入された正孔と電子は、発光層で再結合することで有機分子の励起子を生成する。このとき、カソードおよびアノードと、発光層間のエネルギーギャップを緩和するために、第６図に示すように、電子輸送層４２１、正孔輸送層４２２を設けることが多い。有機ＥＬは前述した励起子が失活する際の発光（蛍光・燐光）を利用するデバイスである。有機ＥＬは液晶表示素子と異なり、自発光するため、視野角依存性がなく、視認性に優れていることから、次世代ディスプレイとして有力である。
【０００５】
以上のような各種有機電子デバイスにおいて、有機材料を用いて実用レベルのデバイスを作るためには、材料物性の改善だけでなく、有機材料の特徴を生かしたデバイス設計が必要である。また、分子レベルから、その分子集合体領域でのエネルギー準位制御、およびその電子機能を発現させるための表面・界面設計が重要となってくる。
【０００６】
ここで、低分子材料、高分子材料を問わず、有機材料を用いた場合の問題としては、デバイス特性を示すための有機化合物の結晶性が低く、多結晶形状になりやすいことがあげられる。その場合、有機トランジスタにおいては、結晶粒界にキャリアをトラップされやすくなり、これにより有機半導体の移動度が低下する。
【０００７】
また、有機ＥＬにおいては、発光効率の低下に繋がる。特に、この現象はオリゴマーから高分子といった、複数の分子繰り返し単位を有する材料を用いた場合により顕著となる。
【０００８】
そこで、特許文献１では、有機分子と有機分子を設ける下の基材を選択的な組み合わせとすることが提案され、有機トランジスタの電気的特性が向上すると記載されている。また、特許文献２では、有機ＥＬ素子の電極から、直接化学結合することで成長した正孔輸送層・発光層・電子輸送層を設けることが提案され、発光効率が向上し、長寿命なデバイスになることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９２９０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３５４７号公報
【非特許文献１】“Ｓｃｉｅｎｃｅ”，Ｖｏｌ．２８７，ｐ．１０２２、２０００年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、有機電子デバイスの有機材料の電気特性を発揮するための配向制御方法に様々な手法がとられている。しかし、特許文献１の方法では、使用できる有機分子、使用できる下の基材が限られる上、二つの層界面の接合性が弱いことが考えられ、有機材料の電気特性を生かすのは難しい。また、特許文献２では、分子長さが揃いやすいことから、配向性を高められることが期待できるが、その一方で数十回もの縮合反応プロセスを必要とするため、作製工程が煩雑で時間がかかる問題がある。
【００１０】
上記のように、有機材料の配向方向が、有機トランジスタの膜内のキャリア伝導に大きな影響を及ぼすこと、また有機ＥＬの正孔及び電子を発光層中に効率よく注入する必要があることから、有機材料を配向させることが重要である。また、電子や正孔を効率よく注入するため、電極界面での有機材料の制御が重要である。
【００１１】
従って本発明は、有機材料の配向性を向上させ、それに伴い有機トランジスタのトランジスタ特性、あるいは有機ＥＬの発光効率が向上する、有機材料を用いた有機電子デバイスおよびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明は、基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極を有する有機電子デバイスであって、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有することを特徴とする有機電子デバイスである。
【００１３】
前記単分子領域が、外的エネルギーの付与により、少なくともチャネル形成領域を満たすように設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極と、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有する有機電子デバイスの製造方法であって、前記基板上に少なくとも電極を蒸着により形成する工程と、前記有機材料からなる薄膜を蒸着により形成する工程と、前記単分子領域をシラン剤のカップリング反応により形成する工程とを含むことを特徴とする有機電子デバイスの製造方法である。
【００１４】
さらに、本発明は、基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極と、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有する有機電子デバイスの製造方法であって、前記基板上に、少なくとも電極をインクジェット法により形成する工程と、前記有機材料からなる薄膜をインクジェット法により形成する工程と、前記単分子領域をシラン剤のカップリング反応により形成する工程とを含むことを特徴とする有機電子デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、有機トランジスタの移動度の向上、あるいは有機ＥＬの発光効率の向上等のデバイス特性を向上させた有機電子デバイスを提供できる。また、本発明の有機材料を用いた有機電子デバイスは製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機電子デバイスは、基板上に、少なくとも有機材料からなる薄膜と、前記薄膜に電圧を印加するための少なくとも１対の電極を有するデバイスであって、前記１対の電極の間に、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合し、かつ前記化学結合しているサイトとは逆サイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有する単分子領域を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の有機電子デバイスにおいて、基板と、有機材料からなる薄膜、１対の電極と、単分子領域を配置する場合、有機材料からなる薄膜と単分子領域とが隣接していることが好ましい。そのような配置とすることにより、単分子領域の芳香環や複素環が有機材料を配向させる作用が期待できる。単分子領域の形成後に有機材料からなる薄膜を形成することがより好ましい。その他の部材の位置関係については、従来公知のものを適用することができる。
【００１８】
また、有機材料からなる薄膜は、好ましくは、有機電池デバイスの機能を発現するための膜である。かかる有機材料からなる膜としては、例えば、トランジスタのチャネル領域を含む膜や、発光素子の発光層である膜が挙げられる。
【００１９】
薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材とは、例えば絶縁層、電極、基板等が挙げられる。これらの部材表面に存在する官能基と、単分子領域を形成する化合物の一部の官能基がカップリング反応により結合する。
【００２０】
単分子領域は、一方のサイトに化学結合可能な官能基を、他方のサイトの末端に芳香環、ヘテロ原子を有する複素環またはその両方やそれらの縮重合した官能基を有し、具体的にはＳｉ原子を中心として、結合している側鎖のうち少なくとも一つが加水分解性の官能基をその末端に有し、他の側鎖のうち少なくとも一つが芳香環、ヘテロ原子を有する複素環等の官能基をその末端に有する化合物の単分子からなる領域が挙げられる。
【００２１】
なお、サイトとは、単分子領域を形成する化合物の側鎖の末端に存在する化学結合可能な官能基、あるいは芳香環、ヘテロ原子を有する複素環等の官能基を示す。
また、加えて、単分子領域は単分子領域を形成するための化合物からなる層の一部にＵＶ照射のような外的エネルギーを付与して形成されたパターンを有するものであってもよい。
【００２２】
芳香環、あるいはヘテロ原子を有する複素環部位の非局在化したπ電子を中心に、静電的・分散的な相互作用を起こして、分子的な会合状態となる。化学結合により固定化された分子末端に非局在化したπ電子を有する芳香環、あるいはヘテロ原子を有する複素環があることで、ここを基点として、電気的特性を発現する有機材料のπ電子との間で相互作用を起こして配向性が高くなる。
【００２３】
以上の作用により、本発明によれば、有機物質の電気的特性の向上、それに伴う有機電子デバイスの特性向上を図ることができる。
本発明は、有機トランジスタの移動度向上、あるいは有機ＥＬの発光効率向上等のデバイス特性を向上させることが可能になる。加えて、有機トランジスタのリーク電流の減少、寄生容量の減少も期待できる。また、有機電子デバイスとしての寿命も伸びる。
【００２４】
さらに、本発明の有機材料を用いた有機電子デバイスは製造容易であり、フレキシブル性、大面積化、フィルム化も可能である。
次に、有機電子デバイスの具体例として、有機トランジスタについて説明する。図１は本発明における実施形態を示すボトムコンタクト型有機トランジスタの断面図である。
【００２５】
本発明の有機トランジスタは、基板１０、ゲート電極１１、絶縁層１２、有機半導体層１３、ソース電極２１、ドレイン電極２２、単分子領域３０から構成される。
本発明の有機トランジスタのゲート電極１１は導電性を有する材料であれば特に限定せず、その例としては、金、白金、銀、ニッケル、銅、クロム、鉄、スズ、タンタル、アルミニウム、マグネシウム、およびこれらの合金、導電性酸化物があげられる。あるいはドーピング等により導電率を向上させた単結晶・ポリ・アモルファスシリコンといった無機系半導体、さらにはポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性高分子およびそれらの誘導体や複合体でもよい。
【００２６】
ソース電極２１、ドレイン電極２２に用いる電極材料は、仕事関数の大きい材料がよく、有機半導体層１３０と電気的接触が良好なものを選択することが望ましい。その例としては、金、白金、銀、ニッケル、銅、クロムが望ましい。
【００２７】
基板１０としては絶縁性のものであればいずれでもよく、ガラス、あるいはポリカーボネート、ポリエステル等のプラスチックでも問わない。
絶縁層１２としては誘電率が高く低導電率のものが望ましい。その例としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、ポリエチレン、ポリイミドなどがあげられる。
【００２８】
上記電極１１、２１、２２および絶縁層１２はそれら材料に応じて、蒸着、めっき、スパッタ、ＣＶＤ、インクジェット等の手法を用いて作製することができる。
有機半導体層１３を形成する有機材料としては、単結晶系・高分子系有機材料の２種類が考えられる。有機半導体層１３に用いる単結晶系有機材料の例として、ペンタセンに代表される縮合多環芳香族化合物、フタロシアニン等を用いた有機金属塩などがあげられ、材料に応じた条件により真空蒸着等の手法を用いて作製される。高分子系材料の例としては、ポリ−３−ヘキシルチオフェンに代表されるπ共役系チオフェン系高分子、あるいはデンドリマーと呼ばれる超分岐高分子など、基本単位となる構造体が少なくとも２つ以上結合しπ共役を拡張したものが望ましい。これら材料に応じた溶媒に溶解し、スピンコート、インクジェット法など湿式の製法を用いて作製される。
【００２９】
単分子領域３０はシランカップリング剤、あるいは、グラフト重合のような表面処理方法を用い、分子長さの揃った図７に示すような単分子領域３０を形成するのがよい。３１は単分子領域を形成する化合物の官能基、３２は有機電子デバイスを構成する部材の一部と化学結合した部位を示す。
【００３０】
単分子領域３０を形成する化合物の概念図を図８に示す。Ａは芳香環、あるいはヘテロ原子を有する複素環を有する材料であり、複素環、芳香環が数個結合しているものでもよいし、ナフタレン、アントラセンのように、数個が縮重合した形状の官能基を有する化合物、あるいはインドールのような形であってもよい。Ａは全てが同じ基である必要はなく、化合物内に存在するそれぞれのＡが異なるものであってもよい。
【００３１】
Ｘはアルケニル基、第二級のアミノ基（−ＮＨ−）、カルボニル基等の二価の有機基であり、化合物内に存在するそれぞれのＸが異なるものであってもよい。
Ｙはクロロ基、エトキシ基、メトキシ基のような加水分解性の基がよい。Ａ、Ｘ、ＹはＳｉの原子と結合している。
【００３２】
この単分子領域３０は完全に均一あるいは緻密な領域となっていなくてもよく、単分子領域３０を形成する単分子間に、有機半導体層を構成する化合物が存在していてもよい。
また、ボトムコンタクト型有機トランジスタの場合、単分子領域３０を形成する前、途中あるいは後にＵＶなどの外的エネルギー付与により、その単分子領域３０が少なくともチャネル形成領域を満たすようにパターン化することが望ましい。
【００３３】
単分子領域の厚さは、少なくとも単分子領域を構成する化合物の大きさに由来する。単分子領域を構成している化合物が単分子で配列していることは、走査型プローブ顕微鏡などの手法により確認することができる。
【００３４】
単分子領域は、前記薄膜の有機材料以外の前記有機電子デバイスを構成するための部材の一部と化学結合しているが、化学結合とは例えば絶縁層表面のＯＨ基と図８でＹで示される基が結合しており、化学結合させるための反応は、カップリング処理で行なわれる。
【００３５】
最後に、封止材により有機トランジスタを封止する。その手法の例としては、乾燥窒素あるいはアルゴン雰囲気下で、ガラス、あるいはフィルムに接着剤を塗布し、トランジスタ基板と張り合わせて封止する。接着剤にはアクリル樹脂またはポリイミド樹脂またはノボラック樹脂を主成分とする紫外線硬化型接着剤、あるいはエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化型接着剤、その他既存の接着剤など既存のものを用いてよい。
【００３６】
以上に記載した本発明における有機トランジスタの構造は薄膜型に限定されるものではなく、円筒形など別型であってもかまわない。
次に、有機電子デバイスの具体例として、有機ＥＬについて説明する。図３は本発明における他の実施形態を示す有機ＥＬの断面図である。
【００３７】
本発明の有機ＥＬは、基板４０、アノード４１、カソード４３、発光層４２、単分子領域３０から構成される。
本発明における有機ＥＬとして、基板４０としては絶縁性のものであればいずれでもよく、ガラス、あるいはポリカーボネート、ポリエステル等のプラスチックでも問わない。
【００３８】
アノード４１としては、光を透過させる材料を用いる。具体的には、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化スズ、等であることが好ましい。金、白金、銀等の金属薄膜や、ポリアニリン、ポリピロール等を用いてもよい。
【００３９】
カソード４３としては、仕事関数の低いＬｉ、Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属や、Ｍｇ、Ｃａといったアルカリ土類金属を用いるのが好ましい。
発光層４２は、励起されて蛍光あるいは燐光を発するものであれば、電子輸送性であってもホール輸送性であってもよい。発光層４２としては、高分子蛍光体ではポリアリールビニレン系やポリフルオレン系などあげられる。低分子蛍光体としては、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ3 、Ｂｅｂｑ2 などがあがられる。また、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系などの蛍光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高分子材料中に溶解させたものを用いることもできる。
【００４０】
また、本発明の有機ＥＬは、図６に示す様な、正孔輸送層４２２、電子輸送層４２１を設けてもよい。
正孔輸送層４２２はイオン化ポテンシャルが低い化合物ほど正孔移動度が高くなるため、イオン化ポテンシャルが小さいほど望ましく、また、電子輸送層４２１はアノードのフェルミ順位と電子輸送層のイオン化ポテンシャルの差が小さいほど有利である。これらを満たす材料として、正孔輸送層４２２には、ポルフィリン系化合物である銅フタロシアニンや、アミン系化合物であるフェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、またはヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、カルバゾール誘導体といった、既知のホール輸送材料が使用できるが、これらに限定されるものではない。また高分子系の化合物としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４１】
電子輸送層４２１には、オキシジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体等の低分子化合物、Ａｌｑ3 などのキノリノール誘導体金属錯体などが使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
発光層４２、正孔輸送層４２２、電子輸送層４２１は、低分子化合物を用いた場合、材料に応じた条件により真空蒸着等の手法を用いて作製される。高分子化合物を用いる場合は、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、アニソール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチルなど有機溶剤や水などの単独または混合溶液に溶解または分散液としてインク化することができる。インク化する際には、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防止剤などを添加しても良い。これらのインクはインクジェット法、マイクログラビア法、ダイコート法、スロットコート法、グラビア法、フレキソ法、オフセット法、凸版法、凹版オフセット法、スクリーン法などのコーティング方法または印刷方法により形成することができる。
【００４３】
単分子領域３０については、上記の有機トランジスタで述べたものと同様である。
【実施例】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
実施例１
図１に示す本発明における第一の実施形態を示すボトムコンタクト型有機トランジスタの実施例について説明する。
【００４５】
熱酸化膜３００ｎｍを有するｎ型シリコンを基板１０、ゲート電極１１、絶縁層１２とした。そして、ソース電極２１、ドレイン電極２２として金を５０ｎｍの厚さまで真空蒸着により形成した。次にＵＶオゾン雰囲気下にさらした後、０．１ｗｔ％フェニルトリメトキシシラン／クロロホルム溶液に基板を浸漬し、洗浄・乾燥させて絶縁層１２およびソース電極２１、ドレイン電極２２の表面にフェニルシラン基を有する単分子領域３０を設けた。続けてペンタセンを１００ｎｍの厚さまで真空蒸着により形成し、有機半導体層１３とした。チャネル長は１０μｍ、チャネル幅は５０μｍである。
【００４６】
比較例として、同様な方法により、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを用いて２−（３，４エポキシシクロヘキシル）シラン基を有する単分子領域３０を設けた有機トランジスタを作製した。
【００４７】
有機トランジスタの動作を確認したところ、本実施例の移動度は１×１０-1ｃｍ2 ／Ｖｓ、比較例の移動度は７×１０-2ｃｍ2 ／Ｖｓであった。
本発明により、高移動度のボトムコンタクト型有機トランジスタを提供することができた。
【００４８】
実施例２
図２は、本発明における第二の実施形態を示すボトムコンタクト型有機トランジスタの断面図である。
【００４９】
無アルカリガラスからなる基板１０上にアルミニウムを蒸着しゲート電極１１とした。次にスパッタ法により酸化シリコンを成膜して絶縁層１２とした。
絶縁層を形成した基板をＯ2 プラズマアッシングした後、０．１ｗｔ％γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン／クロロホルム溶液に浸漬し、洗浄・乾燥して絶縁層１２の表面にアニリノプロピルシラン基を有する単分子領域３０を設けた。そして、その後、単分子領域３０がゲート電極１１と同形状となるように、電子線照射によりパターニングした。次に、ソース電極２１、ドレイン電極２２として金ナノペーストをインクジェット法により設け、焼成した。最後にクロロホルムに溶解したポリ−３−ヘキシルチオフェンをインクジェット法によりチャネル形成部分を覆うように設け、乾燥させることで有機半導体層１３とした。チャネル長は１００μｍ、チャネル幅は１ｍｍである。
【００５０】
比較例として、同様な方法により、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを用いて２−（３，４エポキシシクロヘキシル）シラン基を有する単分子領域３０を設けた有機トランジスタを作製した。
【００５１】
有機トランジスタの動作を確認したところ、本実施例の移動度は３×１０-2ｃｍ2 ／Ｖｓ、比較例の移動度は８×１０-3ｃｍ2 ／Ｖｓであった。
本発明により、高移動度の有機トランジスタを得ることができた。加えて、真空工程を含まないので、より簡便で安価な有機トランジスタを作製することができた。
【００５２】
実施例３
図３は本発明における第三の実施形態を示す有機ＥＬ素子の断面図である。
ＩＴＯ膜を設けたガラス基板４０を、フォトリソグラフィー法およびウェットエッチング法によってＩＴＯ膜を所定のパターンにパターンニングし、アノード４１を形成した。次に、アノード４１表面をＵＶオゾン装置で洗浄した。次に、γ−アニリノプロピルトリエトキシシランをシランカップリング処理によりアノード４１表面に設け単分子領域３０とした。続いて、発光層４２として、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルフォネートとの混合物層、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン層を順にそれぞれ３０ｎｍ、１００ｎｍの膜厚で積層形成した。次に、Ｃａ層、Ａｌ層を順に、それぞれ２０ｎｍ、２００ｎｍの膜厚で真空蒸着法によりカソード４３として形成した。
【００５３】
比較例として、同様な方法により、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランを用いて２−（３，４エポキシシクロヘキシル）シラン基を有する単分子領域３０を設けた有機ＥＬを作製した。
【００５４】
得られた有機ＥＬに電圧を印加したところ、本実施例において輝度３００ｃｄ／ｍ2 、比較例では２００ｃｄ／ｍ2 の発光が得られた。
本発明の有機ＥＬは、発光効率が向上したことが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、移動度が向上した有機トランジスタ、発光効率が向上した有機ＥＬ素子等の有機電子デバイスに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明における第一の実施形態を示すボトムコンタクト型有機トランジスタの断面図である。
【図２】本発明における第二の実施形態を示すボトムコンタクト型有機トランジスタの断面図である。
【図３】本発明における第三の実施形態を示す有機ＥＬの断面図である。
【図４】従来のボトムコンタクト型有機トランジスタの断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬの断面図である。
【図６】従来の正孔輸送層・電子輸送層を設けた有機ＥＬの断面図である。
【図７】本発明における単分子領域を表す概念図である。
【図８】本発明における単分子領域を形成するための化合物の概念図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  基板
１１  ゲート電極
１２  絶縁層
１３  有機半導体層
２１  ソース電極
２２  ドレイン電極
３０  単分子領域
３１  単分子領域を形成する化合物の官能基
３２  有機電子デバイスを構成する部材一部と化学結合した部位
４０  基板
４１  アノード
４２  発光層
４３  カソード
４２１  電子輸送層
４２２  正孔輸送層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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